〰️ Создание наклонных труб путем скручивания плоскостей, ограниченных синусоидами

Процесс создания такой трубы включает несколько этапов, которые выполняются в САПР-системах (например, AutoCAD, Inventor, «КОМПАС-3D»):

▪️1. Построение базового участка. Рисуется прямой или изогнутый участок, который будет служить основой для трубы.

▪️2. Создание эскиза. На торце базового участка делается скетч, задаётся угол, если нужно, дорисовывается изогнутый участок.

▪️3. Скручивание плоскостей. Плоскости, ограниченные синусоидами, скручивается вокруг базовой оси, при этом профиль трубы формируется автоматически.

▪️4. Редактирование трассы. Если трасса не устраивает, можно изменить расстояния и углы между плоскостями.

После этого получается 3D-модель трубы, гнутой в разных плоскостях, которая может быть использована для проектирования реальных конструкций.

❓ Вопрос для подписчиков: Можете ли вы математически доказать, что две поверхности, ограниченные синусоидой, при скручивании дадут цилиндрическую трубу с определенным наклоном? И как наклон трубы в градусах будет зависеть от амплитуды синусоиды? #математика #mathematics #animation #math #геометрия #geometry #gif #science #опыты #задачи

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

😠 Принцип работы гидравлического пресса основан на законе Паскаля. Он гласит, что давление, производимое в одной части замкнутой жидкости, передаётся без изменений во все направления. Работа гидравлического пресса происходит следующим образом:
▪️ Прессуемый материал укладывают на платформу большого поршня.
▪️ С помощью малого поршня создают большое дополнительное давление на жидкость.
▪️ Согласно закону Паскаля, давление передаётся без изменений в каждую точку жидкости, находящейся в цилиндрах. Давление такой же величины будет действовать на поршень большого диаметра.
▪️ Так как площадь большого поршня больше площади малого, сила, которая действует на большой поршень, будет больше силы, действующей на малый поршень.
▪️ Под действием этой силы поршень большого диаметра с расположенным на нём телом будет подниматься вверх, пока оно не окажется сжатым между поршнем и верхней неподвижной платформой.
▪️ Повторным движением поршня малой площади жидкость перекачивают из малого цилиндра в большой. Для этого малый поршень поднимают, открывая клапан. В образующееся пространство под малым поршнем из-за создаваемого вакуума засасывается жидкость. При опускании малого поршня жидкость, давя на клапан, его закрывает, открывая при этом клапан. Открывающийся клапан даёт возможность жидкости перетечь в большой сосуд.

🔩 Гидравлический пресс — это простейшая гидравлическая машина, предназначенная для создания значительных сжимающих усилий. Ранее назывался «пресс Брама», так как изобретён и запатентован Джозефом Брама в 1795 году. Гидравлический пресс состоит из двух сообщающихся сосудов-цилиндров с поршнями разного диаметра. Цилиндр заполняется водой, маслом или другой подходящей жидкостью. По закону Паскаля давление в любом месте неподвижной жидкости одинаково по всем направлениям и одинаково передается по всему объёму. Силы, действующие на поршни, пропорциональны площадям этих поршней. Поэтому выигрыш в силе, создаваемый идеальным гидравлическим прессом, равен отношению площадей поршней. Гидравлический пресс нашёл применение во многих отраслях промышленности от изготовления деталей (штамповки) до прессовки мусора в рабочей камере мусоровоза. #physics #опыты #физика #gif #анимация #видеоуроки #гидравлика #гидродинамика

💧 Принцип работы гидравлического пресса

💩 Закон Бернулли объясняет, почему корабли, плывущие рядом, притягиваются друг к другу.

💨⚾️ Эффект зависания шарика в потоке воздуха

💧 Гидравлика (12 частей)

❌ Незнание физики не освобождает от выполнения её законов

💨 Шарик в потоке жидкости 🟡

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Принцип работы гидравлической машины

Гидравлическая система — это комплекс механизмов и компонентов, предназначенных для передачи энергии и управления движением через использование гидравлической среды, чаще всего масла. Принцип работы гидравлических систем заключается в преобразовании механической энергии приводного двигателя в гидравлическую и передаче мощности к рабочим органам промышленного оборудования.

Основной частью любой гидравлической машины являются два соединенных между собой цилиндра разного диаметра, снабженных поршнями.
Цилиндры заполнение жидкостью, чаще всего маслом и представляют собой сообщающиеся сосуды.
Рассмотрим как работает гидравлическая машина.
Пусть на большой поршень площадью S₁ действует сила F₁.
Эта сила будет оказывать на поршень давления P₁.
Давления P₁ передается жидкости, находящийся под большим поршнем.
Согласно закону Паскаля, давления производима на жидкость или газ, передается по всем направлениям без изменения.
Следовательно, давления будет передаваться жидкости, находящиеся под меньшим поршнем, площадью S₂ и на него, со стороны жидкости, будет действовать давления P₂, равная давлению P₁.
Чтобы жидкость и поршни находились в равновесии, на меньший поршень положим груз.
Поскольку для площадей поршней выполняется соотношения S₂ больше S₁, то сила F₂, действующая на меньший поршень, меньше силы F₁ действующей на больший поршень.
При чем, во сколько раз площадь меньшего поршня меньше площади большого, во столько же раз сила F₂ меньше силы F₁.
Таким образом, гидравлическая машина дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого.
Это значит, что с помощью небольшой силы, приложенной к малому поршню гидравлической машины, можно уравновесить существенно большую силу, приложенную к большому поршню. #physics #опыты #физика #gif #анимация #видеоуроки #гидравлика #гидродинамика

💧 Принцип работы гидравлического пресса

💩 Закон Бернулли объясняет, почему корабли, плывущие рядом, притягиваются друг к другу.

💨⚾️ Эффект зависания шарика в потоке воздуха

💧 Гидравлика (12 частей)

❌ Незнание физики не освобождает от выполнения её законов

💨 Шарик в потоке жидкости 🟡

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔥 Физика в чашке с водой

🕯Через некоторое время после того, как зажигается свеча, дощечка из пробкового дерева начинает вращаться. Почему же это происходит? Нагрев полой трубки приводит к тому, что воздух внутри расширяется и начинает выходить из концов трубки под водой. Каждый оторвавшийся пузырек воздуха придает импульс и вращающий момент системе. Однако, первоначальное движение (скорее всего) начинается за счет нагрева, расширения и выброса жидкости из загнутых концов трубки. Т. е. старт вращения по принципу реактивного движения. #видеоуроки #physics #физика #опыты #термодинамика #gif #гидродинамика #эксперименты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🌀 10 фракталов, которые стоит увидеть

Фрактал (лат. fractus — дроблёный, сломанный, разбитый) — множество, обладающее свойством самоподобия (объект, в точности или приближённо совпадающий с частью себя самого, то есть целое имеет ту же форму, что и одна или более частей). В математике под фракталами понимают множества точек в евклидовом пространстве, имеющие дробную метрическую размерность (в смысле Минковского или Хаусдорфа), либо метрическую размерность, отличную от топологической, поэтому их следует отличать от прочих геометрических фигур, ограниченных конечным числом звеньев.

▪️ В физике фракталы естественным образом возникают при моделировании нелинейных процессов, таких как турбулентное течение жидкости, сложные процессы диффузии-адсорбции, пламя, облака и тому подобное. Фракталы используются при моделировании пористых материалов, например, в нефтехимии. В биологии они применяются для моделирования популяций и для описания систем внутренних органов (система кровеносных сосудов). После создания кривой Коха было предложено использовать её при вычислении протяжённости береговой линии.
▪️ Использование фрактальной геометрии при проектировании антенных устройств было впервые применено американским инженером Натаном Коэном, который тогда жил в центре Бостона, где была запрещена установка внешних антенн на здания. Натан вырезал из алюминиевой фольги фигуру в форме кривой Коха и наклеил её на лист бумаги, затем присоединил к приёмнику. Коэн основал собственную компанию и наладил серийный выпуск своих антенн. C тех пор теория фрактальных антенн продолжает интенсивно развиваться. Преимуществом таких антенн является многодиапазонность и сравнительная широкополосность.
▪️ Существуют алгоритмы сжатия изображения с помощью фракталов. Они основаны на идее о том, что вместо самого изображения можно хранить сжимающее отображение, для которого это изображение (или некоторое близкое к нему) является неподвижной точкой. Один из вариантов данного алгоритма был использован фирмой Microsoft при издании своей энциклопедии, но большого распространения эти алгоритмы не получили.
▪️ Фракталы широко применяются в компьютерной графике для построения изображений природных объектов, таких как деревья, кусты, горные ландшафты, поверхности морей и так далее. Существует множество программ, служащих для генерации фрактальных изображений, см. Генератор фракталов (программа).
▪️ Система назначения IP-адресов в сети Netsukuku использует принцип фрактального сжатия информации для компактного сохранения информации об узлах сети. Каждый узел сети Netsukuku хранит всего 4 Кб информации о состоянии соседних узлов, при этом любой новый узел подключается к общей сети без необходимости в центральном регулировании раздачи IP-адресов, что, например, характерно для сети Интернет. Таким образом, принцип фрактального сжатия информации гарантирует полностью децентрализованную, а следовательно, максимально устойчивую работу всей сети.
#gif #геометрия #математика #симметрия #geometry #maths #фракталы

Пытались ли вы запрограммировать отрисовку какого-нибудь фрактала? Напишите в комментариях, а лучше покажите что у вас получилось.

🐉 Кривая дракона

👩‍💻 Множество Мандельброта

🌿 Фракталы: Порядок в хаосе [2008] В поисках скрытого измерения [Fractals. Hunting the Hidden Dimension]

🌀 10 фракталов, которые стоит увидеть

🔺 Так выглядит фрактал

👩‍💻 Треугольник Серпинского

📕 Фрактальная геометрия природы [2002] Бенуа Мандельброта

🌿 Папоротник Барнсли

📘 Фракталы повсюду Второе издание [2000] Майкл Ф. Барнсли

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

👽 Математики нашли доказательство 122-летней загадки превращения треугольника в квадрат

Около 10 лет назад Тонан Камата, ныне математик из Японского института передовых наук и технологий (JAIST), заворожённо стоял перед экспонатом математического музея, похожим на оригами. На нём была изображена треугольная плитка, разрезанная на четыре части, которые были соединены крошечными шарнирами. При простом повороте кусочки вращались, превращая треугольник в квадрат.

Экспозиция ведёт свою историю от математической головоломки, опубликованной в газете 1902 года. Генри Дьюдени, английский математик-самоучка и автор колонки головоломок, попросил своих читателей разрезать равносторонний треугольник на наименьшее количество частей, которые можно будет потом сложить в квадрат. В своей следующей колонке через две недели он отметил, что «мистер К. У. Макилрой из Манчестера» — Чарльз Уильям Макилрой, клерк, который часто писал Дьюдени с решениями головоломок, — нашёл решение из четырёх частей. Спустя ещё две недели Дьюдени сообщил, что никто из других читателей газеты не смог справиться с этой задачей, и с тех пор рекорд остаётся в силе. Однако до сих пор не доказано, существует ли решение с меньшим количеством кусочков.

Головоломка стала известна как «разрезание Дьюдени» или «задача галантерейщика», и о ней даже написали в июньском номере журнала Scientific American за 1958 год. Мартин Гарднер, математик и давний колумнист журнала, написал об этой загадке.

Теперь, спустя более 122 лет после того, как она была впервые опубликована, Камата и два других математика наконец доказали, что решение с меньшим количеством кусочков невозможно. Их результат был опубликован на сервере arXiv.org в препринте от декабря 2024 года под названием «Dudeney's Dissection Is Optimal».

Вместе с математиком Массачусетского технологического института Эриком Демайном и математиком JAIST Рюхеем Уехарой Камата разрабатывал новый подход к решению проблем складывания оригами с помощью теории графов. В теории графов граф — это набор линий, или рёбер, и вершин, то есть точек, где рёбра пересекаются. Рёбра и вершины одного графа можно сравнить с рёбрами и вершинами другого графа, чтобы изучить более глубокие взаимосвязи между двумя структурами — такой подход, по мнению Каматы, может помочь решить проблему расчленения Дьюдени.

Одна часть проблемы довольно проста: решение из двух частей можно исключить, если подумать об ограничениях задачи. Для начала, треугольник и квадрат должны иметь равные площади, потому что составляющие их кусочки одинаковы. Для квадрата самый длинный возможный разрез — по диагонали. Немного математики с ручкой и бумагой показывают, что, к сожалению, длина диагонали слишком мала для стороны треугольника такой же площади, что исключает решение, использующее два кусочка.

Однако доказать, что решений из трёх кусочков не существует, гораздо сложнее, и в этом причина столетней задержки. Хотя речь и идёт о трёх частях, существует бесконечное число способов разрезать треугольник, говорит Демейн. «У каждого из этих кусочков может быть произвольное количество граней, а координаты этих разрезов начинаются в произвольных точках», — говорит он. «У вас есть эти непрерывные параметры, где существует множество и множество бесконечностей возможных вариантов, что делает задачу такой раздражающе трудной. Вы не можете просто перебрать их с помощью компьютера».

Чтобы решить эту проблему, группа классифицировала возможные разрезы равностороннего треугольника, основываясь на том, как разрезы пересекают его грани. Сначала исследователи отсортировали бесконечное множество способов разрезать треугольник на пять уникальных классификаций. Затем они повторили упражнение для квадрата и нашли 38 различных классификаций.

Исследователи попытались сопоставить треугольный граф с квадратным, проследив все возможные пути в каждой фигуре и сравнив получившиеся наборы длин рёбер и углов. Если бы один из путей квадрата совпал с путём из треугольника, это означало бы, что есть решение из 3 частей.

#math #gif #геометрия #задачи #математика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib